Un vent solaire inattendu révélé par la sonde Ulysse
Publié par Michel le 20/10/2008 à 00:00
Source: Observatoire de Paris
Illustrations: ESA / Observatoire de Paris
La sonde spatiale Ulysse, qui vient de fêter ses 18 ans dans l'espace, a fourni des résultats inattendus sur le vent solaire. Ulysse vient de mettre en évidence une baisse significative de la densité et de la température des électrons du vent solaire (Le vent solaire est un flux de plasma constitué essentiellement d'ions et d'électrons qui sont éjectés de la haute atmosphère du Soleil. Pour les étoiles autres que le Soleil, on parle généralement de vent...) depuis le dernier minimum solaire. Cette baisse a une origine encore incomprise, mais pourrait être reliée à des fluctuations de la dynamo (Abréviation de dynamoélectrique, dynamo désigne une machine à courant continu fonctionnant en générateur électrique. Elle a été inventée en Belgique en 1869 par Zénobe Gramme. La dynamo repose sur un principe...) solaire, sur de longues périodes, comme le propose une équipe de chercheurs, dont plusieurs de l'Observatoire de Paris (L'Observatoire de Paris est né du projet, en 1667, de créer un observatoire astronomique équipé de bons instruments permettant d'établir des...).


Vue d'artiste (Est communément appelée artiste toute personne exerçant l'un des métiers ou activités suivantes :) de la sonde (Une sonde spatiale est un vaisseau non habité envoyé par l'Homme pour explorer de plus près des objets du système solaire et, pour certaines, l'espace qui est au-delà. Cela couvre à la fois les mesures in...) Ulysse

Lancée le 6 octobre 1990 par la navette (Une navette spatiale, dans le domaine de l'astronautique, est un véhicule aérospatial réutilisable conçu pour assurer la desserte des stations spatiales en orbite basse mais pouvant aussi assurer d'autres...) américaine Discovery, Ulysse est une mission issue d'une collaboration étroite entre l'ESA et la NASA (La National Aeronautics and Space Administration (« Administration nationale de l'aéronautique et de l'espace ») plus connue sous son abréviation NASA, est l'agence gouvernementale responsable du programme spatial des...). Grâce à son orbite (En mécanique céleste, une orbite est la trajectoire que dessine dans l'espace un corps autour d'un autre corps sous l'effet de la gravitation.) exceptionnelle hors du plan de l'écliptique (L'écliptique est le grand cercle sur la sphère céleste représentant la trajectoire annuelle du soleil vue de la Terre. Plus précisement, il s'agit de l'intersection de la sphère céleste...) (par effet de fronde gravitationnelle de Jupiter), Ulysse est la seule sonde à avoir étudié l'environnement (L'environnement est tout ce qui nous entoure. C'est l'ensemble des éléments naturels et artificiels au sein duquel se déroule la vie humaine. Avec...) spatial à toutes les latitudes héliographiques (80° Sud (Le sud est un point cardinal, opposé au nord.) à 80° Nord) autour (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne à 31 espèces d'oiseaux qui, soit appartiennent au genre Accipiter, soit constituent les 5 genres Erythrotriorchis, Kaupifalco, Megatriorchis,...) du Soleil (Le Soleil (Sol en latin, Helios ou Ήλιος en grec) est l'étoile centrale du système solaire. Dans la classification astronomique, c'est une étoile de type naine...). Ulysse a permis ainsi de cartographier l'héliosphère (la bulle de plasma ( En physique, le plasma décrit un état de la matière constitué de particules chargées (d'ions et d'électrons). Le plasma quark-gluon est un plasma qui constituerait les grandes étoiles à neutrons avant qu'elles ne s'effondrent en trou...) soufflée par le vent (Le vent est le mouvement d’une atmosphère, masse de gaz située à la surface d'une planète. Les vents les plus violents connus ont lieu sur Neptune et sur Saturne. Il est essentiel à tous les...) solaire) en quatre dimensions (Dans le sens commun, la notion de dimension renvoie à la taille ; les dimensions d'une pièce sont sa longueur, sa largeur et sa profondeur/son épaisseur, ou bien son diamètre si c'est une...) pendant plus d'un cycle solaire (Un cycle solaire est une période pendant laquelle l'activité du Soleil varie en reproduisant les mêmes phénomènes que pendant la période de même durée précédente.). Ulysse a pour mission principale l'étude des propriétés du vent solaire, un plasma (gaz ionisé) composé principalement d'électrons et de protons, éjecté à une vitesse (On distingue :) qui peut atteindre 800 km/s et davantage. Ce vent rapide, provenant des régions polaires du soleil, n'était que très sporadiquement observé dans le plan de l'écliptique, et n'avait jamais été observé hors du plan. Ulysse a permis de montrer qu'il était présent tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) au long du cycle solaire, et qu'en période de minimum d'activité (Le terme d'activité peut désigner une profession.) solaire le vent rapide occupe la majeure partie de l'héliosphère.


Histogrammes de densité et température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et étudiée en thermométrie. Dans la vie courante, elle est reliée aux sensations de froid et de chaud, provenant du...) des électrons obtenus pour les deux périodes
de minimum solaire lors de l'exploration (L'exploration est le fait de chercher avec l'intention de découvrir quelque chose d'inconnu.) du vent rapide par Ulysse à haute latitude (La latitude est une valeur angulaire, expression du positionnement nord-sud d'un point sur Terre (ou sur une autre planète), au nord ou au sud de...).
Les lignes verticales montrent les valeurs moyennes dans les deux hémisphères
et la baisse correspondante. (Adaptée de Issautier et al., GRL, 2008)

Alors que son espérance de vie (L'espérance de vie est une donnée statistique. Elle est censée permettre de connaître la durée de vie moyenne qu'on peut espérer atteindre à un moment donné. Cette statistique est calculée...) n'était que de 5 ans, Ulysse vit depuis 18 ans et a effectué 3 passages polaires autour de notre étoile (Une étoile est un objet céleste émettant de la lumière de façon autonome, semblable à une énorme boule de plasma comme le Soleil, qui est l'étoile la plus proche de la Terre.): en 1994-1995 pendant le minimum d'activité solaire ; en 2001 pendant le maximum solaire ; depuis février 2007 il a entamé une dernière orbite à nouveau en minimum solaire. Tous les instruments à bord ont pu étudier les propriétés à grande échelle (La grande échelle, aussi appelée échelle aérienne ou auto échelle, est un véhicule utilisé par les sapeurs-pompiers, et...) du vent solaire à treize ans d'intervalle, se produisant dans des conditions similaires, si ce n'est que les pôles magnétiques du soleil se sont inversés: depuis 2001 le pôle nord (Le pôle Nord géographique terrestre, ou simplement pôle Nord, est le point le plus septentrional de la planète Terre. Il est défini comme le point...) magnétique se trouve au sud et vice-versa.


Flux d'électrons normalisé à 1 UA en fonction de la latitude,
pour les trois passages d'Ulysse dans le vent rapide polaire.
Les couleurs correspondent aux régions de hautes latitudes mentionnées à droite de la figure,
avec la structure de la couronne vue par Soho (SoHO (Solar and Heliospheric Observatory, soit observatoire solaire et heliospherique) est une sonde spatiale placée en orbite autour du Soleil. Son objectif principal est d'étudier le Soleil. Il est le fruit d'une...).
Le flux d'électrons montre une baisse de 25% entre les deux survols polaires
en minimum d'activité solaire

Ulysse a observé des changements inattendus du vent solaire rapide. Les observations (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens d’enquête et d’étude appropriés. Le plaisir procuré explique la très grande participation...) proviennent de l'instrument radio embarqué URAP (Unified Radio And Plasma wave) à bord, permettant des mesures d'ondes (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible de propriétés physiques locales. Elle transporte de l'énergie sans transporter de...) à partir des antennes électriques connectées à un récepteur radio (Un récepteur radio (poste de radio, transistor, tuner, ...) est un appareil électronique destiné à recevoir les ondes électromagnétiques (anciennement appelées radioélectriques) émises par un émetteur...) sensible, entièrement fabriqué à l'Observatoire de Paris (Paris est une ville française, capitale de la France et le chef-lieu de la région d’Île-de-France. Cette ville est construite sur une boucle de la Seine, au centre du...). Ces observations permettent d'obtenir un diagnostic (Le diagnostic (du grec δι?γνωση, diágnosi, à partir de δια-, dia-, „par, à travers, séparation, distinction“ et γν?ση, gnósi,...) du vent solaire, en particulier de la densité électronique du plasma et de la température des électrons. Le vent rapide des hautes latitudes solaires est aujourd'hui 20% moins dense et 13% plus froid (Le froid est la sensation contraire du chaud, associé aux températures basses.) qu'en 1994-95. Cette baisse notable est corroborée par des mesures complémentaires des particules, alors que le champ magnétique (En physique, le champ magnétique (ou induction magnétique, ou densité de flux magnétique) est une grandeur caractérisée par la donnée d'une...) interplanétaire montre également une baisse d'intensité de plus de 35%. Ceci exclut donc tout effet instrumental dû à l'âge de la sonde. Le flux d'électrons normalisé à 1 UA montre une décroissance de 25 % alors que la vitesse du vent rapide est restée proche de sa valeur classique de 750 km/s.

Ce phénomène, actuellement incompris, pourrait être relié au cycle solaire de 22 ans ainsi qu'aux fluctuations de la dynamo solaire sur de longues périodes de temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.). Une confrontation avec des observations solaires devrait permettre d'en savoir plus.

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